国産初の量子コンピュータに向けて：日本の復活をリードする

もともとは日本国内で生産された 量子コンピュータ 2022 年 12 月の実用モデルで大きな一歩を踏み出しました。 そこで、国内の研究者が開発した技術が本格的な機械を作る有力候補として浮上した。

量子コンピューターは、従来のコンピューターを凌駕する大規模・高速計算が期待されており、世界中でその構築をめぐる熾烈な競争が繰り広げられています。 日本は研究開発の拠点になりつつあります。

実験装置の開発と研究の推進

埼玉県和光市の出身地 リゴン センター 量子コンピューティング (RQC) 用。 ここで、国産初の量子コンピュータの開発が進んでいます。 RQCのディレクターである中村康信が開発を主導し、2023年3月末までの完成を目指しています。

彼らは超電導法を使用しています。 これは、量子コンピューターを構築するための重要な方法です。 のような大きな外資系企業 Gああ色目 と IBM. 1999 年、NEC に勤務していた中村は、世界初の超電導を作成して世界を驚かせました。 終了する. これが現在のテクノロジーの心臓部です。

古典的なコンピューターのビットは、エンコードされた情報として 0 または 1 しか保持できませんが、量子コンピューターの量子ビットは、0 と 1 の両方の重ね合わせになる可能性があります。 したがって、情報を同時に処理することができ、超高速計算が可能になります。

超伝導量子コンピュータは、非常に低温に冷却することによって超伝導状態になる電子回路を使用します。 この極低温環境を作り出すには、デバイスのサイズと配線の複雑さを考慮する必要があります。

量子コンピュータビジョン

2022 年 4 月に策定された将来の量子社会に関する政府のビジョンでは、最初のユニットはその年末までに設置されると述べられています。 この見解は、量子コンピューティングを「科学的および技術的に最も進んだ分野」と呼んでいます。

科学技術の覇権をめぐる戦いで世界の他の国々と競争するには、現地で生産された機械の早期開発が必要でした。

最初のエンジンは、関連技術の研究開発のためのテストベッドになります。 一方、これにより、真の本格的な量子コンピューターが実現します。 中村氏は「一刻も早く誰もが使える国産コンピューターの開発を依頼された。共同研究者が最初に使うと思うが、もっと普及させたい」と話した。

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量子コンピューターのハードウェアを効率的に運用するなど、「さまざまなレベルで研究を行うことができます」。 そして、量子コンピューティングの力を実証するソフトウェアを開発しています、と中村博士は言います。

多様な研究環境

RQCでは、超伝導に加えて、光子とシリコンを使って量子コンピューターを構築する研究が進んでいます。 これほど多様な研究領域を選択している研究機関は、海外でもそう多くはありません。

方法は異なりますが、量子状態を制御するタスクなど、技術的な問題に基づいた多くの共通点があります。 中村氏は「お互いに学び合い、相乗効果を狙える」と指摘する。

量子コンピューティングはチップを超えて進んでいます

しかし、量子コンピューターの開発には大きな問題があります。 問題は、重ね合わせ状態を維持して、操作を実行する量子ビットの寿命を延ばすことができるかどうかです。 ビット数を増やしてサイズを大きくするには、チップ化する必要があります。

しかし、副所長の古澤明氏が研究している光量子コンピュータは、光をある場所から別の場所に流すことを可能にする量子ビットを使用しています。 理論上の寿命があり、チップが不要です。

古澤博士は、従来の量子ビットの問題を解決する彼の方法に自信を示し、それを「パラダイムシフト」と呼んだ.

光量子法は、「量子もつれ」や「量子テレポーテーション」などの現象を利用しています。 これが今年のノーベル物理学賞のテーマです。

量子もつれは粒子間の特別な相互作用であり、粒子がどれだけ離れていても現れます。 量子テレポーテーションは、この特性を利用して、情報を離れた場所に即座に転送します。 古澤博士は、この現象を世界で初めて完全に実証しました。

室温環境で動作し、光を利用するため、現在の光通信技術との親和性が高い。

日本の強み

日本の名産品のひとつ、シリコン製法の復活に期待。 量子ビットは、半導体技術を使用して作成されます。 このプロジェクトは、RQC と理化学研究所創発物性科学研究センターの両方で研究を率いる樽茶清吾が主導しています。

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電子が閉じ込められている 半導体の 電気力で薄膜化。 電子のスピンは磁石に匹敵する性質で、磁石の向きによって0か1で表されます。

他の方法と比較して、制御メカニズムの確立に遅延があり、それはまだ数ビットです。 しかし、タルチャ博士と彼のチームは最近、基本的な計算操作を実行することで計算エラーを修正することに成功しました。

基礎技術が固まれば、既存の技術を使って半導体を合成することができます。 ならば、商品化を始めましょう。

そのためには、機関との連携が不可欠であるとダルチャ博士は指摘します。

彼の目標は、2030 年までに 100 から 1000 キュービットの範囲に到達することです。 そして、現実的にスケールできることを実証することで、「企業がこの分野に参入することを奨励したい」と彼は言います.

実は、現時点では、量子コンピューターを実現するための有力な方法はありません。 RQCで研究されている方法に加えて、日本企業は基礎研究でリードしています。 日本の強みは多様な人財です。

日本の量子コンピューティングの進歩は、量子国家への期待を高めています。

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（レポートを読む 日本語で.)

作者：松田真紀

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